文件IO(文件的概念,读,写等操作)

使用系统调用 open( )需要注意的问题有：

1，flags 的各种取值可以用位或的方式叠加起来，比如创建文件的时候需要满足这样的 选项：读写方式打开，不存在要新建，如果存在了则清空他。那么此时指定的 flags 的取值 应该是：O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC。

2，mode 是八进制权限，比如 0644，或者 0755 等。

3，它可以用来打开普通文件、块设备文件、字符设备文件、链接文件和管道文件，但 只能用来创建普通文件，每一种特殊文件的创建都有其特定的其他函数。

4，其返回值就是一个代表这个文件的描述符，是一个非负整数。这个整数将作为以后任何系统 IO 函数对其操作的句柄，或称入口

以下的系统 IO 函数用来关闭一个文件

表 4-2 函数 close( )的接口规范

系统调用 close( )相对来讲简单得多，只需要提供已打开的文件描述即可。一般来讲， 当我们使用完一个文件之后，需要及时对其进行关闭，以防止内核为继续维护它而付出不必 要的代价。下面是一个简单的使用了这两个函数的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
 
int main(void)   
{
     int fd = open("a.txt", O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY, 0644);
     printf("fd: %d\n", fd);
 
     close(fd);
     return 0;
}

代码中第 8 行使用 open( )打开了一个文件a.txt，打开模式是只读，并且存在就打开不 存在就创建，从程序的执行结果来看，获得的文件描述符 fd 等于 3，这是因为 0、1 和 2 三 个描述符在程序一开始运行时就已经被默认打开了，他们分别代表了标准输入、标准输出和 标 准 出 错 ，事 实 上 ，在代码 中 我 们 经 常 使 用 STDIN_FILENO 、 STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 来替代 0、1 和 2。

图 4-4  文件描述符与文件

上面的示意图表示，每一个被打开的文件 (键盘、显示器都是文件) 都会有一个非负的 描述符来对应他们，一个文件还可以被重复打开多次，每打开一次也都会有一个描述符对应， 并且可以有不同的模式。

那么，这个所谓的文件描述符究竟是什么玩意儿呢？其实他是一个数组的下标值，在 4.1 节中提到过，在内核中打开的文件是用 file 结构体来表示的，每一个结构体都会有一个 指针来指向他们，这些指针被统一存放在一个叫做 fd_array 的数组当中，而这个数组被存 放在一个叫做 files_struct 的结构体中，该结构体是进程控制块 task_struct 的重要组成部分。 他们的关系如图 4-5 所示

图 4-5 文件描述符的本质

 接下来是文件的读写接口：

表 4-3 函数 read( )和 write( )的接口规范

下面通过一个示例展示他们的用法，这是示例实现一个简单的功能：将指定的一个文件 的内容拷贝到另一个指定的文件中去， 目前暂时只支持普通文件的拷贝。代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
 
define SIZE 1024
 
int main(int argc, char **argv)
{
int fd_from, fd_to;
 
      if(argc != 3) 15         {
           printf("Uage: %s <src> <dst>", argv[0]);
           exit(1);
      }
      //  以只读方式打开源文件，以只写方式打开目标文件
      fd_from = open(argv[1], O_RDONLY);
      fd_to = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0644); 22
      char buf[SIZE];
      char *p;
      int nread, nwrite;
 
      while(1) 
       {
             nread = read(fd_from, buf, SIZE); 30
             if(nread == 0)
                    break;
             write(fd_to, buf, nread);
       }
 
      close(fd_from);
      close(fd_to); 39
      return 0;
}

上述代码中的第 27 - 35 行是关键，程序循环地从 fd_from 中读取数据，放置到 buf 中， 然后将数据写入fd_to 中去。当 read( )返回 0 时代表已经读完，退出循环并且关闭两个文 件描述符。

在读写文件的时候有个偏移量的概念，即当前读写的位置，这个位置可 以获取，也可以人为调整，用到的系统 IO 接口如下

                               表 4-3 函数 lseek( )的接口规范

注意，lseek( )只对普通文件凑效，特殊文件是无法调整偏移量的。下面通过一个示例 来使用这个接口：创建一个空洞文件。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <strings.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
 
int main(int argc, char **argv)
{
      int fd = open("file", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0644); 16
      write(fd, "abc", 3);              // 写入”abc”
      lseek(fd, 100, SEEK_CUR); // 定位到 100 个字节之后
      write(fd, "xyz", 3);              // 写入”xyz”
 
      close(fd);
      return 0;
}

注意上述代码的第 17 - 19 行，首先写入”abc”三个字符，然后直接将文件位置偏移量人 为调整到“当前位置往后 100 个字节”处，然后再写入”xyz”三个字符，这时文件file 中就 包含了一个大小为 100 个字节的空洞，头尾分别有三个字节，整个文件的大小为 106 个字 节。